專利名稱：配電網(wǎng)用電信息綜合管理計量裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配電網(wǎng)用電信息綜合管理計量裝置和方法，適用于以現(xiàn)有配電線作為載波通道的配電網(wǎng)中，通過通訊站對用戶的用電進(jìn)行集中控制和集中統(tǒng)計綜合用電信息的綜合管理計量裝置。
目前，大量使用的電能表多是單一計量功能的機(jī)械電磁感應(yīng)式表，實(shí)現(xiàn)多功能計量需要有功表、無功表、需量表等一起使用，分時計電需要時間繼電器分時切換不同時間段的不同電能表，計量結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高、故障多，機(jī)械式表量程窄，精度價格比低，運(yùn)行中要產(chǎn)生磨損，壽命短。最主要是不具備通訊功能，只能到位抄表，需要大量人力，無法及時統(tǒng)計電量。
盡管目前已有具有通訊功能的半電子式電能表，由于采用電話線和無線通道，受環(huán)境限制無法推廣使用，采用專線亦因成本高而無法使用。
專利CN-2050662U“供電系統(tǒng)自動管理裝置”中利用現(xiàn)有配電網(wǎng)通道管理用電，采用中繼接力方式逐級傳送信號;同配電網(wǎng)相連接的輸入/輸出端口電路中用電容隔離配電信號，未考慮到配電網(wǎng)線路阻抗大大低于隔離電容容抗的因素，故無法使通訊信號有效的通過;通訊采用FSK制式而未用鎖相環(huán)，必然使用比較寬的載波頻帶，噪聲增加，靈敏度低;而且該裝置只通過其電量采集裝置采樣電壓、電流的半周波形，電壓變換器和電流變換器中使用二極管引入非線性誤差，因此計量不準(zhǔn);該裝置中不計量電能，不能作為售電計量裝置，亦無停電保護(hù)裝置;該裝置只有接收到中心控制器發(fā)出的命令才采集數(shù)據(jù)，不實(shí)時監(jiān)視配電網(wǎng)和用戶用電狀態(tài)，亦無保護(hù)報警電路。由于存在上述問題，遠(yuǎn)不能完成配電網(wǎng)載波通訊電力用戶集中控制、計量統(tǒng)計任務(wù)。
本發(fā)明的目的是為了利用現(xiàn)有配電線，以數(shù)字載波通訊分時編址集中管理和統(tǒng)計各分散電力用戶的用電及用電綜合信息，并能對故障集中報警、保護(hù)用戶的一套綜合管理計量裝置。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方案是在配電變壓器所屬配電網(wǎng)中有多個用電信息綜合管理計量裝置，通過配電網(wǎng)把這些裝置連成通訊網(wǎng)絡(luò)，上述裝置由載波通訊器和管理計量裝置組成，載波通訊器連接到配電網(wǎng)，配電網(wǎng)經(jīng)過管理計量裝置連接用戶。上述裝置實(shí)時監(jiān)視配電網(wǎng)和用戶的用電，實(shí)時計量用戶的用電綜合信息，當(dāng)故障發(fā)生時，報警并保護(hù)用戶，將故障通過配電網(wǎng)載波通道集中用電信息綜合管理計量裝置的信息，并通過該裝置控制用戶電源。
附

圖1是配電網(wǎng)用電信息綜合管理計量裝置示意圖附圖2是載波通訊器原理框圖附圖3是用電信息綜合管理計量裝置框圖附圖4是用電信息綜合管理計量裝置程序框圖附圖5是耦合器原理圖本發(fā)明是一種配電網(wǎng)數(shù)字載波通訊用電信息綜合管理計量裝置，在配電變壓器(E)所屬配電網(wǎng)(F)中有多個用電信息綜合管理計量裝置(Cn)，如圖1所示，由配電網(wǎng)連成網(wǎng)絡(luò)，該裝置(Cn)由載波通訊器(An)和管理計量裝置(Bn)組成，載波通訊器(An)連接到配電網(wǎng)(F)，配電網(wǎng)經(jīng)過管理計量裝置(Bn)到用戶。上述裝置實(shí)時監(jiān)視配電網(wǎng)和用戶的用電，實(shí)時計量用戶的用電綜合信息，當(dāng)故障發(fā)生時，報警、保護(hù)用戶并將故障通過配電網(wǎng)(F)載波通道通知指定通訊站(D)，通訊站(D)通過配電網(wǎng)(F)載波通道集中用電信息綜合管理計量裝置(Bn)的信息，并通過該裝置控制用戶電源。
載波通訊器(An)，如圖2所示，由晶體振蕩器(1)，編碼電路(2)，調(diào)制電路(3)，功率放大器(4)，耦合器(5)，放大濾波電路(6)，鎖相環(huán)(7)，解調(diào)電路(8)，解碼電路(9)，時序電路(10)，電源電路(11)組成，微處理器和存貯器(12)的一個輸出端接到調(diào)解電路(3)和解調(diào)電路(8)，另一個輸出端同編碼電路(2)的輸入相連，編碼電路(2)的輸出接調(diào)制電路(3)的另一個輸入，調(diào)制電路(3)的輸出接功率放大器(4)的輸入，功率放大器(4)輸出到耦合器(5)的輸入端，耦合器(5)同配電網(wǎng)(F)相連，耦合器(5)的輸出接放大濾波電路(6)的輸入，放大濾波電路(6)的兩個輸出分別接鎖相環(huán)(7)的輸入和解調(diào)電路(8)的另一個輸入，鎖相環(huán)(7)的輸出接到解調(diào)電路(8)的另一個輸入端，解調(diào)電路(8)輸出到解碼電路(9)的輸入，解碼電路(9)的輸出接到微處理器和存貯器(12)的輸入端，時序電路(10)分別給微處理器和存貯器(12)，編碼電路(2)，解碼電路(9)和調(diào)制電路(3)提供時序，電源電路(11)輸入接配電網(wǎng)(F)，輸出直流電源給各個電路和管理計量裝置(Bn)。
上述耦合器(5)是隔離配電網(wǎng)(F)和載波通訊器(An)之間的配電能量通道，并建立其載波通道的關(guān)鍵電路，它同時起到阻抗匹配目的，它由四個耦合電容(24，25，26，29)、四個耦合電感(21，22，23，30)、中頻變壓器(27)和諧振電容(28)組成，如圖5所示，其中三個通過耦合電感(21，22，23)連在一起的耦合電容(24，25，26)分別接配電網(wǎng)(F)的三根相線，當(dāng)同單相電網(wǎng)(F)相連時，其中的一個電容接相線，另一耦合電容(29)接中心線，相線信號和中心線信號經(jīng)過電容電感耦合到中頻變壓器(27)的初級線圈兩端，中頻變壓器(27)的次級線圈兩端接諧振電容(28)的兩端，形成另一級諧振濾波器，諧振電容(28)一端接信號地，另一端輸出到放大濾波電路(6)的輸入，次級線圈抽頭接功率放大器(4)的輸出。
時序電路(10)中的基準(zhǔn)頻率由石英晶體振蕩器(1)產(chǎn)生，有良好的溫度特性和一致性。
功率放大器(4)為了適應(yīng)配電網(wǎng)(F)阻抗大范圍變化的情況，采用恒流放大器，或是恒壓放大器，或是恒功率放大器。
管理計量裝置(Bn)如圖3所示，由微處理器和存貯器(12)，外設(shè)(13)，弱電化電路(14)，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(15)，控制報警電路(16)，顯示電路(17)和停電保護(hù)電路(18)組成，控制報警電路(16)接在配電網(wǎng)(F)中用戶(U)和弱電化電路(14)之間，控制報警電路(16)的輸入接微處理器和存貯器(12)的輸出，根據(jù)微處理器的命令報警和控制用戶同配電網(wǎng)(F)中的連接開關(guān)，微處理器和存貯器(12)同停電保護(hù)電路(18)和外設(shè)(13)雙向多線連接，外設(shè)記錄信息，微處理器和存貯器(12)的輸出同顯示電路(17)的輸入相連，輸入同模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(15)的輸出相連。接在配電網(wǎng)(F)中主電線同控制報警電路(16)之間的弱電化電路(14)的輸出接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(15)的輸入，停電保護(hù)電路(18)的輸出接時序電路(10)的輸入。
其中弱電化電路(14)線性縮小配電網(wǎng)(F)和用戶的完整波形的相電壓、相電流和中心線電流，配電網(wǎng)(F)是三相四線時，有三個相電壓、三個相電流和一個中心線電流;配電網(wǎng)(F)是單相時，有一個相電壓，一個相電流和一個中心線電流。
停電保護(hù)電路(18)采用EEPROM集成電路，能長期保存信息，而且停電后供給時序電路(10)中日歷，時鐘電路電源。
一種用于用電信息綜合管理計量裝置(Gb，k)的管理計量方法，分采樣周期，數(shù)據(jù)處理周期和通訊周期循環(huán)進(jìn)行，首先，上電開機(jī)后進(jìn)行初始化，進(jìn)入采樣周期，采樣第一步是采樣一點(diǎn)，第二步是歸一化，第三步予處理，第四步判斷采樣數(shù)據(jù)是否完成，若未完成，返回第一步，若完成，則進(jìn)入數(shù)據(jù)處理周期，數(shù)據(jù)處理周期中第一步進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)處理結(jié)果，第二步判斷是否有故障，若有，則關(guān)電源報警，并設(shè)置通訊請求，到第三步累計數(shù)據(jù);若無故障，直接從第二步到第三步累計數(shù)據(jù)，之后進(jìn)入第四步更新顯示，然后進(jìn)入通訊周期，通訊周期中第一步查通訊口，第二步判斷有無來自故障判斷的通訊請求，或在前兩個周期中來自配電網(wǎng)(F)中其它通訊站的通訊請求，若有則進(jìn)入第三步判斷地址，若包括本機(jī)地址，則進(jìn)行第四步校驗(yàn)糾錯，第五步命令分析和第六步執(zhí)行命令，之后進(jìn)入第七步判斷通訊時間到否，若不到則返回第一步，若到則到采樣周期，其中第二步，第三步判斷是否定時，直接到第七步判斷時間。
配電網(wǎng)用電信息綜合管理計量裝置，由于是具備利用現(xiàn)有配電網(wǎng)進(jìn)行數(shù)字載波通訊功能的用電信息計量、用電管理到戶的裝置，既可以利用配電線作為通訊通道集中各分散用戶的各種用電信息，集中管理用戶用電，又能實(shí)時綜合計量、監(jiān)視用戶和配電網(wǎng)，還有保護(hù)用戶的功能。因此對用戶的管理作到現(xiàn)代化、科學(xué)化，為徹底改變?nèi)斯さ轿怀淼姆敝毓ぷ鏖_辟了新的途徑。
本裝置采用全電子線路，無磨損，壽命長，是一種新型的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種適于配電網(wǎng)數(shù)字載波通訊的用電信息綜合管理計量裝置(以下簡稱裝置)，其特征在于用電信息綜合管理計量裝置(Cn)，由載波通訊器(An)和管理計量裝置(Bn)組成，載波通訊器(An)連接到配電網(wǎng)(F)，配電線經(jīng)過管理計量裝置(Bn)到用戶(U)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于載波通訊器(An)由晶體振蕩器(1)，編碼電路(2)，調(diào)制電路(3)，功率放大器(4)，耦合器(5)，放大濾波電路(6)，鎖相環(huán)(7)，解調(diào)電路(8)，解碼電路(9)，時序電路(10)電源電路(11)組成，微處理器和存貯器(12)的一個輸出端接到調(diào)制電路(3)和解調(diào)電路(8)，另一個輸出端同編碼電路(2)的輸入相連，編碼電路(2)的輸出接調(diào)制電路(3)的另一個輸入，調(diào)制電路(3)的輸出接功率放大器(4)的輸入，功率放大器(4)的輸出到耦合器(5)的輸入端，耦合器(5)同配電網(wǎng)(F)相連，耦合器(5)的輸出接放大濾波電路(6)的輸入，放大濾波電路(6)的兩個輸出分別接鎖相環(huán)(7)的輸入和解調(diào)電路(8)的另一個輸入，鎖相環(huán)(7)的輸出接到解調(diào)電路(8)的另一個輸入端，解調(diào)電路(8)輸出到解碼電路(9)的輸入，解碼電路(9)的輸出接到微處理器和存貯器(12)的輸入端，時序電路(10)分別給微處理器和存貯器(12)，編碼電路(2)，解碼電路(9)和調(diào)制電路(3)提供時鐘，電源電路(11)接配電網(wǎng)(F)，給整個電路以及管理計量裝置(Bn)提供電源;
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述裝置，其特征在于耦合器(5)由四個耦合電容(24，25，26，29)、四個耦合電感(21，22，23，30)、中頻變壓器(27)和諧振電容(28)組成，其中三個通過耦合電感連在一起的耦合電容(24，25，26)分別接配電網(wǎng)(F)的三根相線，當(dāng)同單相電網(wǎng)(F)相連時，其中的一個電容接相線;另一耦合電容(29)接中心線，相線信號和中心線信號經(jīng)過電容電感耦合到中頻變壓器(27)的初級線圈兩端，中頻變壓器(27)的次級線圈兩端接諧振電容(28)的兩端，其中一個次級端點(diǎn)接信號地，另一個次級端點(diǎn)輸出到放大濾波電路(6)的輸入，次級線圈抽頭接功率放大器(4);
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述裝置，其特征在于時序電路(10)同石英晶體振蕩器(1)相連接，時序電路(10)還供給微處理器和存貯器(12)時鐘和日歷;
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述裝置，其特征在于功率放大器(4)采用恒流放大器，或恒壓放大器，或恒功率放大器;
6.根據(jù)權(quán)力要求1所述裝置其特征在于管理計量裝置(Bn)由微處理器和存貯器(12)，弱電化電路(14)，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(15)，控制報警電路(16)，顯示電路(17)停電保護(hù)電路(18)和外設(shè)(13)組成，控制報警電路(16)接在配電網(wǎng)(F)中用戶(U)和弱電化電路(14)之間，控制報警電路(16)的輸入接微處理器和存貯器(12)的輸出，微處理器和存貯器(12)同停電保護(hù)電路(18)和外設(shè)(13)雙向多線連接，微處理器和存貯器(12)的輸出口同顯示電路(17)的輸入口相連，輸入口同模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(15)的輸出口相連，接在配電網(wǎng)(F)同控制報警電路(16)之間的弱電化電路(14)的輸出接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(15)的輸入，停電保護(hù)電路(18)的輸出接時序電路(10)的輸入;
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述裝置，其特征在于弱電化電路(14)線性縮小配電網(wǎng)(F)和用戶的完整波形的相電壓、相電流和中心線電流，配電網(wǎng)(F)是三相四線時，有三個相電壓、三個相電流和一個中心線電流共七個，配電網(wǎng)(F)是單相時，有一個相電壓，一個相電流和一個中心線電流;
8.根據(jù)權(quán)力要求5所述裝置，其特征在于停電保護(hù)電路(18)采用EEPROM集成電路，而且停電后供給時序電路中日歷、時鐘電路電源;
9.一種用于用電信息綜合管理計量裝置(Cn)的管理計量方法，其特征在于分采樣周期，數(shù)據(jù)處理周期和通訊周期循環(huán)進(jìn)行，首先，上電開機(jī)后進(jìn)行初始化，進(jìn)入采樣周期，采樣第一步是采樣一點(diǎn)，第二步歸一化，第三步予處理，第四步判斷采樣數(shù)據(jù)是否完成，若未完成，返回第一步，若完成，則進(jìn)入數(shù)據(jù)處理周期，數(shù)據(jù)處理周期中第一步進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)處理結(jié)果，第二步判斷是否有故障，若有，則關(guān)電源報警，并設(shè)置通訊請求，到第三步累計數(shù)據(jù);若無故障，直接從第二步到第三步累計數(shù)據(jù)，之后進(jìn)入第四步更新顯示，然后進(jìn)入通訊周期，通訊周期中第一步查通訊口，第二步判斷有無來自故障判斷的通訊請求，或在前兩個周期中來自配電網(wǎng)(F)中其它通訊站的通訊請求，若有則進(jìn)入第三步判斷地址，若包括本機(jī)地址，則進(jìn)行第四步校驗(yàn)糾錯，第五步命令分析和第六步執(zhí)行命令，之后進(jìn)入第七步判斷通訊時間到否，若不到則返回第一步，若到則到采樣周期，其中第二步，第三步判斷是否定時，直接到第七步判斷時間。
全文摘要
本發(fā)明是一種配電網(wǎng)用電信息綜合管理計量裝置和方法，具有以使用現(xiàn)有配電網(wǎng)作為載波通道的通訊功能，該裝置由載波通訊器和管理計量裝置組成，載波通訊器連接在配電網(wǎng)和管理計量裝置之間，能實(shí)現(xiàn)分散用戶用電的集中管理、集中綜合信息計量、配電網(wǎng)監(jiān)示、報警和保護(hù)。
文檔編號H02J13/00GK1061116SQ9111115
公開日1992年5月13日 申請日期1991年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月30日
發(fā)明者郭蘊(yùn)蛟, 王耀杰, 王根英, 劉熙民, 方增宏, 閻云明, 楊燕凱, 高云惠, 曹綿 申請人:北京供電局, 北京東城華大理工技術(shù)公司